Cómo hacer un alcoholímetro portátil: 6 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Un alcoholímetro es un dispositivo para estimar el contenido de alcohol en sangre (BAC) a partir de una muestra de aliento. En términos simples, es un dispositivo para probar si una persona está intoxicada. La lectura del contenido de alcohol en el aliento se utiliza en procesos penales; el operador de un vehículo cuya lectura indica un BAC por encima del límite de conducción puede ser acusado de un delito.

El nivel de alcohol en la sangre que define a una persona como superior al límite cuando conduce varía según el país. Los límites legales de BAC oscilan entre 0,01 y 0,10. La mayoría de los países tienen un límite de aproximadamente 0,05. Por ejemplo, Grecia, Groenlandia e Islandia tienen límites de 0,05. En los Estados Unidos, es 0.08. Si la lectura del alcoholímetro es mayor que el límite legal, el conductor puede recibir un DUI.

A continuación, describimos los pasos necesarios para comprender cómo se ha programado la solución para crear un alcoholímetro portátil. Sin embargo, si solo desea obtener el resultado de la programación, descargue el software GreenPAK para ver el archivo de diseño GreenPAK ya completado. Conecte el kit de desarrollo GreenPAK a su computadora y presione el programa para crear el alcoholímetro portátil.

Paso 1: Química

Cuando el usuario exhala en un analizador de aliento, cualquier etanol presente en su aliento se oxida a ácido en el ánodo:

CH3CH2OH (g) + H2O (l) → CH3CH2OH (l) + 4H + (ac) + 4e-

En el cátodo, el oxígeno atmosférico se reduce:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

La reacción general es la oxidación del etanol a ácido acético y agua.

CH3CH2OH (l) + O2 (g) → CH3COOH (l) + H2O (l)

La corriente eléctrica producida por esta reacción se mide mediante un microprocesador y se muestra como una aproximación del contenido total de alcohol en sangre (BAC).

Paso 2: Sensor de alcohol MQ-3

Este alcoholímetro no está destinado a ser utilizado como un dispositivo capaz de corroborar el enjuiciamiento. El MQ-3 no es lo suficientemente preciso para registrar BAC exacto, pero es lo suficientemente capaz de analizar la concentración de alcohol en el aliento para aplicaciones no judiciales. El MQ-3 es un sensor semiconductor de bajo costo que puede detectar la presencia de gases alcohólicos en concentraciones de 0.05 mg / L a 10 mg / L. El material sensible utilizado para este sensor es el SnO2, cuya conductividad es menor cuando se encuentra en aire limpio.. Su conductividad aumenta a medida que aumenta la concentración de gases alcohólicos. Esto, a su vez, reduce la resistencia pin a pin del sensor. En lugar de medir la resistencia directamente, medimos el nivel de voltaje en el punto entre el sensor y una resistencia de carga. El sensor y la resistencia de carga forman un divisor de voltaje, y cuanto menor sea la resistencia del sensor, mayor será la lectura de voltaje. Tiene una alta sensibilidad al alcohol y una buena resistencia a las perturbaciones debidas al humo, el vapor y la gasolina. Este módulo proporciona salidas digitales y analógicas.

El sensor tiene un período de adaptación de 24 a 48 horas. Esto significa que el sensor debe estar encendido durante 24 a 48 horas antes de que las lecturas se estabilicen.

Este sensor de alcohol es adecuado para detectar la concentración de alcohol en su aliento, al igual que su alcoholímetro común. Tiene una alta sensibilidad y un tiempo de respuesta rápido. El sensor proporciona un valor de salida resistiva analógica en forma de voltajes, basado en la concentración de alcohol. La Tabla 1 da una idea de los rangos de voltaje del sensor MQ-3.

Paso 3: resumen del proyecto

Este Instructable describirá cómo implementar un alcoholímetro portátil de bajo costo usando un Dialog GreenPAK ™ SLG46140V. El GreenPAK se utilizará con el sensor de alcohol MQ-3 para medir la concentración de alcohol en el aire. La concentración del sensor de alcohol nos permitirá deducir el nivel de alcohol presente en el aliento de una persona.

Los seres humanos pueden exhalar etanol junto con dióxido de carbono. Cuanto mayor es el contenido de etanol en el torrente sanguíneo, más se introduce en el aire al exhalar. Este Instructable utilizará el ADC de 8 bits de GreenPAK para adquirir el valor analógico del sensor de alcohol MQ-3. Se utilizarán comparadores analógicos para detectar el valor analógico obtenido con respecto a un umbral específico. Se construyen cinco umbrales diferentes para mostrar el nivel de intoxicación presente en la respiración de una persona. Siempre que el valor sea mayor que un umbral en particular, se puede iluminar un LED para indicar el nivel de intoxicación.

Paso 4: diagrama de circuito

El diagrama de circuito del proyecto se muestra en la Figura 1.

Paso 5: Diseño GreenPAK

El diseño de GreenPAK para el proyecto se muestra en la Figura 2.

Este diseño de GreenPAK incluye 5 umbrales de voltaje de comparador analógico diferentes para indicar diferentes cantidades de intoxicación presentes en la respiración de una persona. El SLG46140 tiene dos comparadores analógicos, y la entrada analógica del PIN6 se envía tanto a ACMP0 como a ACMP1 a través del PGA, que tiene una ganancia de 1x. Los umbrales para ACMP0 y ACMP1 se establecen en 100 mV y 500 mV. Las propiedades de ACMP0 y ACMP1 se pueden ver en la Figura 3. Los tres niveles restantes se pueden construir usando bloques comparadores digitales. Para utilizar estos DCMP, primero debemos convertir el valor analógico en su byte equivalente, que luego se alimenta a los DCMP. Esto se puede lograr utilizando el ADC de 8 bits de SLG46140. La señal analógica pasa primero a través de un amplificador de ganancia programable (PGA) que luego se alimenta al ADC. Luego, los DCMP obtienen su byte equivalente de señal analógica del ADC. Las configuraciones para el PGA y el ADC se dan en la Figura 4.

El umbral para ACMP0 y ACMP1 se establece en 100 mV y 500 mV respectivamente. Siempre que el nivel de voltaje se vuelve mayor que el umbral dado, una salida del comparador analógico se vuelve ALTA, lo que da como resultado que se active el PIN-10 o el PIN-11. La configuración del umbral para DCMP es un poco complicada e implica establecer el valor de los registros en las Propiedades de DCMP. El umbral analógico equivalente para DCMP se puede calcular fácilmente mediante la Ecuación 1.

Cuando el valor analógico cruza el umbral establecido en los comparadores analógicos y comparadores digitales, se habilitarán los bloques correspondientes a un PIN respectivo, mostrando así el rango de alcohol presente en la respiración. Las propiedades de los DCMP se muestran en la Figura 5. Para minimizar el consumo de corriente, el ADC, DCMP y ACMP se pueden apagar y encender utilizando el modo Wake / Sleep. Para obtener más información sobre el ciclo Wake / Sleep, consulte la nota de la aplicación del generador de temporización Wake / Sleep AN-1076 en el sitio web de Dialog.

Paso 6: configuración del hardware

Conclusión

En este Instructable, demostramos cómo implementar un alcoholímetro de bajo costo con un Dialog GreenPAK SLG46140V. Usamos cinco umbrales diferentes para mostrar el nivel de alcohol presente cuando un sujeto exhala. El GreenPAK IC actúa como controlador para adquirir la concentración de alcohol del sensor MQ-3 y luego entregar la indicación de nivel de BAC adecuada para el usuario. La implementación completa se realiza utilizando solo un sensor de alcohol GreenPAK y MQ-3, junto con un puñado de LED.